Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer superharter Halbleiter aus Verbundstoff hergestellt

05.10.2004


Die Halbleitereigenschaften des neuen superharten Bor-Kohlenstoff-Verbundstoffs ermöglichen die sehr präzise Erodierung eines Loches mit einem Durchmesser von ~80 µm (0,08 mm) in dem Material mit Diamant-ähnlicher Härte


Hart wie Diamant - für neue technische Anwendungen in der Mikroelektronik interessant


Materialforschern am Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth ist zusammen mit Kollegen der Universität Paris-Nord die Herstellung eines neuen superharten Verbundstoffes aus Bor-Karbid und Bor-haltigem Diamant gelungen. Zur Synthese des neuartigen Stoffes unter sehr hohen Drücken und Temperaturen (200 kbar und über 2000 Grad Celsius) wurde von den Bayreuther Wissenschaftlern Dr. Natalia Dubrovinskaia und Dr. Leonid Dubrovinsky die in Europa einzigartige 5000-Tonnen- Vielstempel-Presse des Bayerischen Geoinstituts eingesetzt. Das viel versprechende Verbundmaterial besitzt eine extreme Härte wie Diamant und wird für neue technische Anwendungen in der Mikroelektronik von besonderem Interesse sein. Über die Ergebnisse ihrer erfolgreichen Experimente berichten die Forscher derzeit in den international renommierten Fachzeitschriften Applied Physics Letters und Nature Materials.

Bisher werden Diamanten wegen ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften für verschiedene technologische und experimentelle Anwendungen eingesetzt. Diamant wird besonders wegen seiner großen Härte, seiner hohen thermischen Leitfähigkeit, seiner hohen Elektronen- und Leerstellen-Mobilität im Kristallgitter und seiner Resistenz gegenüber chemischen Reaktionen geschätzt. Auf dem Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik steigt die Nachfrage nach Diamanten und diamantähnlicher Materie ständig. Zwar werden Materialien auf Diamantbasis in absehbarer Zeit Silizium in der Mikroelektronik nicht verdrängen, jedoch ermöglichen mikroelektronische Bauteile auf Diamantbasis den Einsatz unter extremeren Bedingungen (zum Beispiel in erheblich höheren Temperaturbereichen) als entsprechende Chips aus Silizium.


Reiner Diamant stellt einen perfekten Isolator für elektrischen Strom dar. Aber wie Silizium kann Diamant durch Spuren von Bor oder Stickstoff im Kristallgitter zum Halbleiter werden. Aufgrund seiner Eigenschaften ist jedoch die künstliche “Verunreinigung” von Diamant wie auch seine mechanische oder elektrochemische Bearbeitung sehr problematisch.

Diese Nachteile gleicht das neue Bor/Kohlenstoff-Verbundmaterial aus. Die Bayreuther Ergebnisse zeigen, dass Materie mit einer Diamant entsprechenden Härte nicht ausschließlich monomineralisch, d.h. aus einem einzigen Mineral, aufgebaut sein muss. Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften lässt sich das neue Material trotz seiner großen Härte präzise bearbeiten, sodass es in der Hochleistungs- und Hochfrequenz-Elektronik und dort, wo sehr exakt geformte Feinwerkzeuge gefordert sind, Einsatzgebiete finden wird.

Innovative Entwicklungen bei der Herstellung neuer harter und ultra-harter Materie im Labor erfordern neue Techniken und Methoden zur Bestimmung der Härte der unterschiedlichen Materialien. Neue Verbundstoffe und Materialien, die härter als Diamant sind, lassen sich mit den bestehenden Härteskalen, die auf relativen Härtegraden beruhen, nicht mehr charakterisieren. Das bekannteste Beispiel für die bisherige Einstufung ist die Mohs’sche Härteskale mit dem Diamant (Härte 10) am oberen Skalenende.

Jetzt hat eine Gruppe Wissenschaftler, zu denen auch Frau Dr. Dubrovinskaia gehört, im Rahmen eines internationalen Arbeitstreffens neue, komplexere Methoden für eine moderne Härtebestimmung erarbeitet und vorgestellt, die auch die neuen Verbundwerkstoffe erfasst und auch für Härtegrade angewendet werden kann, die oberhalb der Diamanthärte liegen.

Literaturangaben:
V. Solozhenko, N.A. Dubrovinskaia, L.S. Dubrovinsky.
Synthesis of bulk superhard semiconducting B–C material.
Applied Physics Letters, 2004,
85, 9, 1508- 1510.

V. Brazhkin, N. Dubrovinskaia, M. Nicol, N. Novikov, R. Riedel, V. Solozhenko, and Y. Zhao
What does ”Harder than Diamond” mean?
Nature Materials, 2004, 3, 576- 577.

Kerstin Wodal | Pressestelle Uni Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Berichte zu: Diamant Halbleiter Härte Mikroelektronik Silizium Verbundstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten